高二物理相交變電流優(yōu)化訓(xùn)練題(有答案)

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

1.在勻速轉(zhuǎn)動的三相交流發(fā)電機中,關(guān)于三個線圈中產(chǎn)生的電動勢,下列說法不正確的是(  )
A.按相同規(guī)律變化,同時達(dá)到最大值和最小值
B.具有相同的有效值
C.具有相同的周期和頻率
D.具有相同的最大值
解析:選A.三相交流發(fā)電機中,三個線圈具有相同的有效值、周期、頻率及最大值;但它們的相位相差23π.故B、C、D正確,A錯誤.
2. 在三相四線制的電路上,用星形接法連接了三只相同的燈泡,如圖4-1-12所示,三個燈泡均正常發(fā)光,若由于某種原因造成中性線斷路,下列說法正確的是(  )
圖4-1-12
A.三個燈將變暗
B.三個燈因過亮而燒毀
C.三個燈立刻熄滅
D.三個燈仍正常發(fā)光
解析:選D.三相負(fù)載對稱,中性線上的電流為零,斷路后不影響負(fù)載的正常工作.
3.在三相交變電流中(  )
A.相電壓和線電壓一定相等
B.在星形接法中,相電壓為380 V,線電壓為220 V
C.在三角形接法中,線電壓為380 V,相電壓為220 V
D.額定電壓為380 V的三角形接法連接的電動機,用相電壓為220 V的星形接法連接的發(fā)電機供電,電動機仍可以正常工作
解析:選D.三相交流電中,在星形接法中,線電壓為380 V時,相電壓為220 V,A、B錯;在三角形接法中,線電壓與相電壓相等,C項錯;若三角形接法,相電壓與線電壓相等,而星形接法中線電壓為380 V,電動機仍可正常工作.
4.如圖4-1-13所示,A、B、C為三相交流電流,每個燈泡的額定電壓均為220 V,額定功率相同,則L與L′兩燈的實際功率之比為(設(shè)燈泡電阻恒定)(  )
圖4-1-13
A.1∶2 B.2∶1
C.1∶3 D.3∶1
解析:選D.由題意知電源線電壓U線=220 V,對負(fù)載采用三角形接法來說,每相負(fù)載兩端的電壓都等于電源的線電壓,因此L燈兩端電壓UL=U線=220 V.
對負(fù)載采用星形接法來說,由于三相負(fù)載相同,每相負(fù)載的電壓為線電壓的13,因此L′燈兩端電壓UL′=13U線=2203 V.
設(shè)每盞燈的電阻為R,則L燈的實際功率PL=U2LR=?220 V?2R,L′燈的實際功率PL′=U2L′R=?2203V?2R,
故PL∶PL′=3∶1.
5.如圖4-1-14所示是三相四線制的供電線路,O為中性線,相電壓為220 V,兩燈泡L1和L2按圖示接入電路.
圖4-1-14
(1)若L1和L2的規(guī)格都是“220 V 60 W”,則它們是否正常發(fā)光?如果因某種原因在中性線的O′處斷路,求各燈兩端的電壓和通過的電流.
(2)若L1和L2的規(guī)格分別是“220 V 60 W”和“220 V 15 W”,則又怎樣?
解析:(1)在三相四線制供電線路中,U線=3U相=380 V,由于兩燈都是接在相線和中性線之間,所加的電壓跟額定電壓相同,所以都正常發(fā)光,若中性線在O′處斷路,L1和L2串聯(lián)后接入A、B兩相線間,總電壓為380 V,由于規(guī)格相同,所以加在每個燈泡兩端的電壓都是190 V,通過的電流都是I=UR=190807A=0.24 A(其中R是燈泡的電阻,R=U2額P=807 Ω).
(2)中性線沒有斷開時,兩燈加的電壓等于額定電壓,兩燈仍都能正常發(fā)光.中性線在O′處斷開后,由于兩燈電阻之比R1∶R2=1∶4,所以兩燈兩端的電壓分別為U1=15U線=76 V,U2=45U線=304 V,由于L2兩端的電壓較多并且超出了它的額定電壓,所以L2燈絲將被燒斷,其結(jié)果是L2被損壞,L1因L2的斷路而不能發(fā)光.
答案:(1)都正常發(fā)光;如果因某種原因中性線的O′處斷路,各燈兩端的電壓都是190 V,通過的電流都是0.24 A.
(2)都正常發(fā)光;若在O′處斷路,則L2被損壞,L1因L2斷路而不能發(fā)光.
一、單項
1.下列關(guān)于三相交流發(fā)電機的說法中,正確的是(  )
A.三個線圈都不可以單獨向外供電
B.三個線圈發(fā)出交流電的有效值的時間依次相差T/3
C.三個線圈發(fā)出交流電的瞬時值的時間依次相差T/3
D.三個線圈發(fā)出交流電的最大值的時間依次相差T/3
解析:選D.產(chǎn)生三相交變電流的三個線圈是相互獨立的,每一個都相當(dāng)于一個獨立的電源可以單獨供電,只是它們到達(dá)最大值的時間依次相差三分之一周期,故A錯,D正確;三個線圈發(fā)出交流電的有效值任何時刻都相同,B錯;由三相交變電動勢的圖象(如圖)知,C也不正確.
2.發(fā)電機三相線圈繞組采用星形接法時,關(guān)于輸電線中性線的說法中正確的是(  )
A.中性線不能去掉
B.當(dāng)三相負(fù)載不對稱時,中線中無電流
C.中性線中一定沒有電流
D.當(dāng)三相負(fù)載對稱時,中性線中無電流
解析:選D.三相四線制星形接法中,若電路各負(fù)載相同,則中線中無電流,可以去掉,形成三相三線制接法;若負(fù)載不對稱,各相用電情況不一定相同,中線中有電流通過,不能去掉,故選項D正確,A、B、C錯誤.
3.有關(guān)三相交變電流,下列說法正確的是(  )
A.線電壓等于相電壓的3倍
B.在三相四線制供電線路中,線電壓是相電壓的2倍
C.家用單相用電器可接在三相四線制電路中的任意兩條導(dǎo)線之間
D.三只標(biāo)有“220 V,100 W”的燈泡按Y形連接接入線電壓為380 V的三相四線制電路時,中性線可省去.
解析:選D.當(dāng)電源是星形接法時,U線=3U相,當(dāng)電源是三角形連接時,U線=U相.家用單相用電器的額定電壓為220 V,只能接在三相四線制電路中的火線和零線上.當(dāng)電源和負(fù)載均采用星形接法,而且三相負(fù)載相等時,每相電壓均為220 V,電流相等,在這種情況下,中性線可省去.
4.對于照明電路的“火線”與“地線”,正確的理解是(  )
A.進入每個家庭的兩根輸電線,火線即是某一相的端線,地線即是星形接法中的零線
B.電路中的電流總是由火線流入,地線流出,因而開關(guān)要接在火線上
C.正確情況下,地線電勢為零,與大地沒有電勢差
D.火線與地線間的電勢差為220 V,且總是火線的電勢高
解析:選A.照明電路中電流大小和方向都是周期性變化的,時而由火線流入地線流出,時而由火線流出地線流入.開頭接在火線上,斷開開關(guān)使用電器脫離火線,避免檢修時接觸火線觸電.火線和地線間的電勢時而火線高,時而地線高,故BCD錯誤.
5.關(guān)于三相交流電源的負(fù)載的連接方式,下列說法不正確的是(  )
A.負(fù)載采用何種連接方式取決于負(fù)載的額定電壓
B.發(fā)電機采用星形接法,負(fù)載就必須采用星形接法
C.三相對稱負(fù)載可以接成三角形,也可以接成星形
D.三相四線制和三相三線制的星形接法中U相=U線3=220 V
解析:選B.負(fù)載采用何種接法應(yīng)取決于負(fù)載的額定電壓,A對.三相對稱負(fù)載可以按星形或三角形連接,C對.星形接法中U線=3U相,D對.發(fā)電機采用星形接法時,負(fù)載有星形、三角形兩種接法,B錯.
6.三相交流發(fā)電機的三個線圈中A相的電壓為U=311sin(100πt) V,那么(  )
A.三個線圈交變電流的頻率都為100 Hz
B.在t=0時,其他兩個線圈的輸出電壓也為零
C.若按星形接法,任意兩端線間的電壓最大值為380 V
D.若按三角形接法,任意兩端線間的電壓為220 V
解析:選D.三相交流發(fā)電機每個線圈的頻率、電壓有效值(或最大值)均相同,但由于在步調(diào)上不一致,所以某一時刻電壓的瞬時值不同,當(dāng)三個線圈按星形接法時,線電壓U線=3U相=3×3112 V≈381 V,其最大值U線m=2U線≈539 V,當(dāng)三個線圈按三角形接法時,U線=U相=3112 V≈220 V.故正確選項為D.
7.一臺三相電爐,銘牌上標(biāo)有“220/380,△/Y”的字樣,由此可見(  )
A.電爐每一相電熱元件的額定電壓是220 V
B.電爐每一相電熱元件的額定電壓是380 V
C.供電線路線電壓是380 V,電爐的三相負(fù)載應(yīng)采用三角形連接
D.供電線路線電壓是220 V,電爐的三相負(fù)載應(yīng)采用星形連接
解析:選A.銘牌上“220/380,△/Y”的意義是供電線路都是星形接法,線電壓應(yīng)為380 V,供電線路都是三角形接法,線電壓是220 V,故應(yīng)選A.
8.如圖4-1-15所示,在三相交流電源上按星形接法連接相同的負(fù)載1、2、3,BN是中性線,已知負(fù)載1上的電壓為220 V,電流為15 A,現(xiàn)以I表示中性線上的電流,U表示PQ兩點間的電壓,則(  )
圖4-1-15
A.I=15 A,U=440 V B.I=45 A,U=380 V
C.I=0 A,U=440 V D.I=0 A,U=380 V
解析:選D.三相交流電源上Y形連接相同負(fù)載時,中性線上電流為0,相電壓為220 V,PQ間電壓為線電壓,大小為380 V,D對.
9.如圖4-1-16所示,發(fā)電機每個繞組兩端的電壓(相電壓)為220 V,三個負(fù)載電阻均為100 Ω,下列說法中不正確的是(  )
圖4-1-16
A.發(fā)電機繞組采用“Y”接法,負(fù)載采用“△”接法
B.每個負(fù)載電阻兩端的電壓為220 V
C.每個負(fù)載電阻兩端的電壓為380 V
D.通過每個負(fù)載的電流為3.8 A
解析:選B.對發(fā)電機而言,由于采用星形接法,所以如果相電壓為220 V,那么線電壓就是380 V,所以每個負(fù)載兩端的電壓為380 V,通過每個負(fù)載的電流為3.8 A,所以A、C、D正確,B錯誤.
10.如圖4-1-17所示,ABC為一個三相電源的供電線,三個對稱負(fù)載接成三角形電路,如供電電壓穩(wěn)定,當(dāng)負(fù)載改BX星形接法時(  )
圖4-1-17
A.負(fù)載的電壓增加到原來的3倍
B.負(fù)載的電流減小到原來的13
C.負(fù)載的功率增加到原來的3倍
D.負(fù)載的功率減小到原來的13
解析:選B.三角形接法中每相負(fù)載的相電壓等于線電壓,星形接法當(dāng)中U線=3U相,由三角形接法改為星形接法時,線電壓不變,所以相電壓變?yōu)樵瓉淼?3,負(fù)載的電流減小到原來的13,由P=U2R可知,負(fù)載的功率減小到原來的13,B對,A、C、D錯.
二、非
11.三相交流發(fā)電機線圈和負(fù)載連接如圖4-1-18所示,已知每相線圈的電壓為220 V,R1=R2=R3=38 Ω,RA1=RA2=RA3=22 Ω.求通過電阻和電燈的電流.
圖4-1-18
解析:發(fā)電機每個線圈始端A、B、C分別由端線引出,末端X、Y、Z用中性線連接,形成星形連接,因AX、BY、CZ間電壓(相電壓)是220 V,所以A、B、C三條端線間電壓(線電壓)U線=3U相=380 V.
電阻R1、R2、R3是三角形連接,電阻兩端電壓是兩端線間電壓UR=U線=380 V,通過每個電阻的電流IR=UR/R=380/38 A=10 A.
電燈A1、A2、A3是星形連接,兩端電壓是端線與中性線之間的電壓,UA=U相=220 V,所以通過每個電燈的電流為IA=UA/RA=220/22 A=10 A.
答案:10 A 10 A
12.在線電壓為380 V的三相交流電路中,如圖4-1-19所示,接有三只電阻均為484 Ω的電燈.問:
圖4-1-19
(1)這三只電燈屬何種接法?每只燈的電壓、電流、功率各是多少?
(2)若L1燈的保險絲熔斷,則其余兩燈的電壓、電流、功率又各是多少?
(3)若L1燈短路,則其余兩燈的情況怎樣?
解析:(1)屬于星形接法,每只燈上的電壓為相電壓,即U=220 V,根據(jù)歐姆定律和功率公式得:
I=UR=220484 A=0.45 A,P=U2R=2202484 W=100 W.
(2)若L1燈保險絲熔斷,即斷開了一相,此時屬于線電壓加在BC兩端,這兩只燈每只燈上的電壓為U2=190 V,電流、功率分別是
I2=U2R=190484 A=0.4 A,P2=U22R=1902484 W=74.6 W.
(3)若L1燈短路,則O點與A等電勢,L2、L3兩燈兩端的電壓均為線電壓380 V,均被燒毀.
答案:(1)星形接法 220 V 0.45 A 100 W
(2)190 V 0.4 A 74.6 W
(3)均被燒毀


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